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环氧乙烷(EO)灭菌的原理、验证及应用

环氧乙烷(EO)灭菌的原理、验证及应用

  • 发布时间:2024-04-09
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环氧乙烷(EO)灭菌的原理、验证及应用

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导读:医疗器械产品灭菌的目的,是使产品无任何类型的存活微生物,在灭菌过程中,微生物的死亡规律是用指数函数表示的。因此任何单位产品上微生物的存在可用概率表示,概率可以减少到很低,但不可能为零。该概率可用无菌保障水平 (SAL) 表示,通常无菌概念是指无菌保证水平 (SAL) 达到 10-6。

 

医疗器械灭菌验证一般分为安装确认 (IQ)、操作确认 (OQ) 和性能确认 (PQ)。

安装确认是指:获得证据并用文件证明灭菌设备及其附属设施,已按照规定的要求被提供和安装。

操作确认是指:当设备按程序运行时,获得证据并用文件来证明已安装的设备,有能力在指定的允差范围内提供特定的过程。

性能确认是指:获得证据并用文件证明设备能够在预先设定的参数下持续运行,且这个过程加工后的产品是无菌的。性能确认一般包括物理性能确认和微生物性能确认,器械所使用的材料对灭菌方法的适用性,也是性能验证中的重点。

本文结合国际上最新的灭菌相关标准,介绍了无菌医疗器械生产的几种常用的灭菌方法及其验证要点,如环氧乙烷灭菌 (EO 灭菌 )、辐照灭菌、高压蒸汽灭菌和甲醛蒸汽灭菌等,以供医疗器械研究和生产单位参考。

 

环氧乙烷灭菌

20 世纪 50 年代起环氧乙烷(ethylene oxide, EO)开始用于医院灭菌。经过众多科学家的研究证明,环氧乙烷被认为是一种灭菌效果较好的低温化学灭菌剂,在常温下即有良好的穿透作用,对物品无损害,而被广泛用于畏热、畏湿的医疗器械产品灭菌中。

1.1 灭菌原理

EO 是一种简单的环氧化合物,遇水可形成乙二醇,具有较大的蒸汽压,对物品的穿透性较强。据报道,EO5min 能穿透 0.1mm 厚的尼龙薄膜,26min 能穿透 0.3mm 的氯丁胶布,41min 能穿透 0.39mm 厚的丁基橡胶布。

如果要达到一定的灭菌效果,灭菌剂必须充分接触物品的各个表面,EO 的这种高穿透性大大提高了其灭菌效果。EO 对细菌、芽孢、真菌、立克次体和病毒等各种微生物具有杀灭作用,属于光谱杀菌剂,其灭菌机理是与细菌蛋白质分子、酶、核酸中的氨基、羟基、羧基相结合,产生烷基化作用,对菌体细胞的代谢产生不可逆的破坏,从而达到灭菌作用。

1.2 灭菌验证

环氧乙烷灭菌的验证包括以下 3 个步骤:

安装确认:一要确认灭菌器随机文件和附件的完整性,如安装记录、图纸、计算机软件、计量装置的校准等;二要对灭菌器工作环境的符合性进行验证,如水质检测、安全要求等;三是要验证灭菌器安装是否符合设备安装要求,要确认灭菌剂的浓度及质量状况。

操作确认:验证灭菌设备有能力在指定的允差范围内提供特定的过程,如温度分布试验、湿度分布试验、泄漏试验、真空速率试验、空气循环试验 ( 如果使用 ) 等。

性能确认:包括物理性能确认和微生物性能确认。

物理性能确认,应书面证明过程的重现性,并且符合所有指定的可接受参数。这些过程包括预处理、处理、灭菌和通风阶段等,操作重现性确认一般至少需要3 次连续运行,适当时进行微生物挑战试验。环氧乙烷是致癌物,通风次数和解析放置的温度与时长对环氧乙烷的残留的影响,也需要作出相应的评价。

微生物学性能验证,目的是应书面证明在灭菌过程后,产品的无菌性能已经达到特定的要求 (SAL=10-6)。

微生物性能验证的方法有:生物负载法和过度灭菌法。一般情况下,EO 灭菌微生物性能确认均采用生物指示剂 (BI,枯草杆菌芽孢 )。进行微生物学性能验证的产品,应采用与其常规灭菌相同的包装,生物指示物应放置在被灭菌物品中最难灭菌的部位,并在预处理前就放入选定部位,且在整个灭菌周期保持该位置。

生物指示物监测点的数量应能验证灭菌器内全部被灭菌物品的微生物灭活,通常灭菌室体积≤10m3时,验证时至少设置体积 V×3 个检测点,但不少于 5 个,日常监测至少设置 V×1.5 个检测点,但不少于 5 个。

灭菌室体积在>10m3时,验证时至少设置体积 30+(V-10)×3 个检测点,日常监测至少设置 15+(V-10)×1.5 个检测点。这里还涉及到温湿度探头的数量等要求,不同体积的灭菌器有不同的要求,可查阅 ISO 11135。

由于环氧乙烷灭菌不存在通用的经典灭菌参数,影响灭菌效果的因素多且相互关联,灭菌过程控制复杂,所以为了保证灭菌效果,对其灭菌过程进行严格的验证是必要的。此外,若灭菌设备、被灭菌物品和装载方式任何一个因素改变时,都需要重新进行验证。

1.3 产品放行

日常监测中,需要监测预处理时的温度和湿度、处理过程中灭菌柜内的湿度和时间、整个灭菌过程的温度和压力、环氧乙烷已注入的证据、灭菌时间、解析时的温度和压力变化。最终只有生物指示物 (BI) 培养全部显阴性且灭菌过程参数在性能验证的参数范围内,产品才可以放行。

1.4 应用

EO可用于不耐高温、不耐湿物品的灭绝,被认为是一种灭菌效果最好的化学灭菌剂,可杀死所有微生物包括细菌以及芽孢。EO 具有极强的穿透性,可用以各种难通透部位的灭菌,如有些较细、较长的导管用其他低温灭菌方法很难达到灭菌效果,而只能选择 EO 或者辐照。

EO 灭菌对物品的损害也较小,灭菌是利用烷基化原理而非氧化过程,对不耐热的材料及设备有着非常广泛的应用前景。采用 EO 灭菌时,可以用各种包裹材料包裹,便于储存、运输,打开包装即可使用避免了交叉污染的危险,并且在灭菌过程中,有标准的化学、生物监测手段,从而可以有效的控制灭菌质量。

EO 在临床上有着广泛的用途,采用 EO 灭菌的设备及产品包括:

硬式和软式内镜,如:关节镜、气管镜、膀胱镜、胃镜、肠镜、眼底镜、耳镜、尿道镜、胸腔镜等等;

医疗设备,如:麻醉设备、人工肾、透热设备、电线、表头、心肺机、血透等;

仪器:电钻、电烧器、牙钻、显微手术器、神经刺激器、压力计、外壳手术起、骨钻、针头、人工关节等;

橡胶制品:导管、扩张器、引流管、气管内插管、手套、起搏器、心瓣膜、喷雾器等等。

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